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类初始化处理过程

类初始化处理过程

作者: 尉昌达 | 来源:发表于2017-06-23 15:47 被阅读33次

前言

《Java并发变成的艺术》一书中笔者把类的初始化的处理过程分了5个阶段,为了更深入的理解,我便记录下来。

第一阶段:通过在Class对象上同步(即获取Class对象的初始化锁),来控制类或接口的初始化。这个获取锁的线程会一直等待,直到当前线程能够获取到这个初始化锁。

假设Class对象当前还没有被初始化(初始化状态state,此时被标记为state=noInitialization),且有两个线程A和B试图同时初始化这个Class对象。图1是对应的示意图。

图1 类初始化——第1阶段

表1是这个示意图的说明。

                                  表一
时间 线程A 线程B
t1 A1:尝试获取Class对象的初始化锁。这里假设线程A获取到了初始化锁 B1:尝试获取Class对象的初始化锁,由于线程A获取到了锁,线程B将一直等待获取初始化锁
t2 A2线程A看到线程还未被初始化(因为读取到state=noInitialization),线程设置state=initializing
t3 A3:线程A释放初始化锁
第2阶段:线程A执行类的初始化,同时线程B在初始化锁对应的condition上等待。

表2是这个示意图的说明。

                                    表2
时间 线程A 线程B
t1 A1:执行类的静态初始化和初始化类中声明的静态字段 B1获取到初始化锁
t2 B2:读取到state=initializing
t3 B3:释放初始化锁
t4 B4:在初始化锁的condition中等待
图2 类初始化——第2阶段
第3阶段:线程A设置state=initialized,然后唤醒在condition中等待的所有线程。
图3 类初始化——第3阶段

表3是这个图的说明。

                                    表3
时间 线程A
t1 A1:获取初始化锁
t2 A2:设置state=initialized
t3 A3:唤醒在condition中等待的所有线程
t4 A4:释放初始化锁
t5 A5:线程A的初始化处理过程完成
第4阶段:线程B结束类的初始化处理。
图4 类初始化——第4阶段

表4是这个图的说明。

                                      表4
时间 线程B
t1 B1:获取初始化锁
t2 B2:读取到state=initialized
t3 B3:释放初始化锁
t4 B4:线程B的类初始化处理过程完成

线程A在第2阶段的A1执行类的初始化,并在第3阶段的A4释放初始化锁;线程B在第4阶段的B1获取同一个初始化锁,并在第4阶段的B4将之后才开始访问这个类。根据Java内存模型规范的锁规则,这里将如下的happens-before关系。
这个happens-before关系将保证:线程A执行类的初始化时的写入操作(执行类的静态初始化和初始化类中声明的静态字段),线程B一定能看到。

第5阶段:线程C执行类的初始化的处理。
图5 类初始化——第5阶段

表5是这个图的说明。

                                      表5
时间 线程C
t1 C1:获取初始化锁
t2 C2:读取到state=initialized
t3 C3:释放初始化锁
t4 C4:线程C的类初始化处理过程完成

在第3阶段之后,类已经完成了初始化。因此线程C在第5阶段的类初始化处理过程相对简单一些(前面的线程A和B的类初始化处理过程都经历了两次锁获取-锁释放,而线程C的类初始化处理过程只需要经历一次锁获取-锁释放)。
线程A在第2阶段的A1执行类的初始化,并在第3阶段的A4释放锁;线程C在第5阶段的C1获取同一个锁,并在第5阶段的C4之后才开始访问这个类。根据Java内存模型规范的锁规则,将存在如下的happens-before关系。
这个happens-before关系将保证:线程A执行类的初始化时的写入操作,线程C一定能看到。

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